异化铁还原菌介导的硝酸盐还原–亚铁氧化过程

中性厌氧的富铁环境中,微生物驱动硝酸盐还原–亚铁氧化（NRFO）过程和异化铁还原过程,然而异化铁还原菌能否介导NRFO仍未知。选取异化铁还原菌（Klebsiella pneumoniae L17、Shewanella oneidensis MR-1、Shewanella putrefaciens strain CN32）、亚铁和硝酸盐,构建厌氧NRFO体系。结果表明：亚铁氧化、硝酸盐还原同步发生,主要是因为硝酸盐还原产物亚硝酸盐可以直接氧化亚铁;亚铁抑制了硝酸盐还原,且该抑制作用随亚铁浓度升高而增强;亚铁对亚硝酸盐的竞争性还原导致了铵根大量减少;亚铁氧化的次生矿物沉淀在细胞表面,阻碍硝酸盐进入细胞进行还原。在低浓度亚铁条件下,亚铁的毒害和氧化成矿作用抑制L17还原硝酸盐;亚铁氧化成矿作用是抑制CN32还原硝酸盐的主要原因;而亚铁的毒害是抑制MR-1还原硝酸盐的主要原因。在高浓度亚铁条件下,亚铁氧化导致细胞结壳是抑制微生物硝酸盐还原的主要原因。强调了厌氧富铁环境中非模式菌介导的硝酸盐还原–亚铁氧化过程,拓展了硝酸盐还原亚铁氧化过程的微生物范畴,有助于深入理解厌氧环境中硝酸盐还原亚铁氧化过程中微生物的功能和相对贡献。     

为耦合厌氧氨氧化产生NO_2~-的城市污水中试研究

厌氧氨氧化技术因其节省曝气能耗和有机碳源等突出优势,被认为是迄今为止最经济高效的污水脱氮工艺.然而该技术尚未实现主流城市污水处理的工程化应用,其瓶颈在于厌氧氨氧化所需基质亚硝酸盐(NO_2~-)难以稳定获取.目前普遍采用的短程硝化方法在主流条件下难以维持稳定的NO_2~-积累.短程反硝化是指将废水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐(NO3-→NO_2~-)的过程.短程反硝化技术具有长期稳定的NO_2~-积累特性,反应速率快,节省有机碳源,是为厌氧氨氧化菌提供底物NO_2~-的新途径.基于此,本研究通过中试规模试验研究验证短程反硝化为厌氧氨氧化提供底物NO_2~-的可行性.结果表明,接种的城市污水处理厂剩余污泥具有一定的短程反硝化潜势,以城市污水及其硝化液为进水,通过对进水比例和水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)等参数进行调控,成功启动了短程反硝化系统.长期试验结果表明,短程反硝化产生NO_2~-的性能逐渐提高,NO3-还原为NO_2~-的转化率(nitrate translation rate,NTR)高于75%,且在低温(13. 7～16. 2℃)条件下仍具有较高的产亚硝酸盐性能,低温阶段平均NTR可达62. 3%.本研究为解决城市污水厌氧氨氧化脱氮过程底物NO_2~-难以稳定获取的问题提供了思路和方法,对短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术在城市污水处理领域的推广应用具有重要意义和研究价值.     

硫酸盐废水生物处理工艺研究进展

综述了国内外硫酸盐废水生物处理工艺的沿革和最新进展．20世纪90年代前国际上大多采用单相厌氧工艺处理硫酸盐废水,但常常运转失败．多数研究针对此问题,探讨硫酸盐还原菌(SRB)对产甲烷菌(MPB)和其他厌氧微生物的初级抑制作用和次级抑制作用机制以及改进措施．90年代以后,国内外开发出多种硫酸盐废水生物处理新工艺,重点介绍了单相吹脱工艺、硫酸盐还原与硫化物光合氧化联用工艺、硫酸盐还原与硫化物化学沉淀联用工艺、生物膜法工艺、两相厌氧工艺、两相厌氧与硫化物生物氧化联用工艺等．简述了每种工艺的要点和研究成果．同时,提出了进一步提高硫酸盐废水处理工艺效能的要点．     

有机碳源条件下的厌氧氨氧化研究

通过连续试验和血清瓶批式试验研究了有机碳源条件下的厌氧氨氧化代谢特性。在pH8.0、温度30℃和水力停留时间1 d的条件下,采用含1.16 mmol/L乙酸盐的模拟含氮废水对自养厌氧氨氧化污泥连续驯化145 d,NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD都得到稳定去除,低浓度的乙酸盐对厌氧氨氧化还具有一定的促进作用。厌氧氨氧化的适宜乙酸盐-C/NH4+-N摩尔比为0.73,乙酸盐-C/NH4+-N摩尔比高于1.04时,厌氧氨氧化反应受到明显的抑制。青霉素添加试验表明,厌氧氨氧化菌具有代谢多样性,在低浓度乙酸盐条件下,厌氧氨氧化菌同时具有自养厌氧氨氧化和异养反硝化代谢能力。     

厌氧/好氧工艺中硫循环对聚磷菌除磷功能影响的试验研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR)，在厌氧／好氧运行条件下，研究了硫循环过程对聚磷菌功能的影响，在厌氧条件下，硫酸盐还原过程和聚磷菌的释磷过程可以同时发生；硫酸盐还原菌(SRB)与PAOs之间对低分子碳源表现为竞争关系，使PAOs的释磷效果降低、聚—β—羟基丁酸(PHB)合成减少，从而降低了好氧段的聚磷能力，试验结果还指出硫循环过程控制不当会引起活性污泥丝状膨胀。     

硫自养反硝化中亚硝酸盐积累的研究现状与展望

以硫化物为基质的硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化技术不但能除硫,还可以在硫循环的条件下实现高效脱氮.为实现该技术需要将硫自养反硝化过程控制在亚硝化阶段,随后进行以亚硝酸盐为电子受体的厌氧氨氧化反应.其关键在于如何实现亚硝酸盐的积累.文中介绍了硫自养反硝化的反应机理以及如何对影响亚硝酸盐,积累的因素进行精准调控,探讨了厌氧氨氧化-自养反硝化技术的主要途径.     

无机碳对SNAD工艺硝氮积累问题恢复的影响

为研究充足的无机碳对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化(SNAD)工艺的恢复与稳定运行的影响,向硝酸盐氮积累而崩溃的SNAD反应器中投加过量无机碳,对反应器的运行情况进行研究.结果表明:在无机碳质量浓度为理论需要量的350%~410%的条件下运行36 d后,出水硝酸盐氮由12.1 mg/L下降至3.47 mg/L,特征比由2.31升高至20.77;继续投加无机碳至理论需要量的200%~310%,运行42 d后,总氮去除负荷由0.176 g/(L·d)升高至0.299 g/(L·d);投加无机碳前后,好氧氨氧化活性(AOR,RAO)与厌氧氨氧化活性(ANR,RAN)分别由0.061 4和0.040 6 g/(g·d)升高至0.081 1和0.065 9 g/(g·d).结果表明,充足的无机碳投加在有效解除SNAD工艺硝酸盐氮积累问题的同时,可以促进好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)的活性.     

电气石对厌氧氨氧化菌驯化与反应器启动的影响

为了研究电气石对厌氧氨氧化菌驯化过程的影响,采用2个平行的连续搅拌式生物反应器,其中一个添加电气石(记为R1),另一个未添加电气石作为空白对照(记为R2).2个反应器均在第23天观察到显著的NH_4~+-N和NO_2~--N同时去除,即表现出厌氧氨氧化活性.添加电气石反应器R2的污泥适应期比对照反应器R1缩短42 d(R2为12 d,R1为54 d),且最高氮负荷达到205.0mg/(L·d),比对照表现出更好的耐负荷冲击能力.此外,电气石可以调控pH和氧化还原电位使其保持在厌氧氨氧化菌适合范围内,为驯化提供稳定环境.厌氧氨氧化活性批式实验显示,添加电气石驯化得到的菌体的SAA最高比对照增加48.8%,微生物胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)检测结果显示,添加电气石反应器R2的多糖、蛋白质和总EPS分别比对照反应器R1增加7.6%、86.7%和43.8%,说明电气石可以促进微生物生长代谢,提高厌氧氨氧化反应活性.粒径与扫描电子显微镜检测说明:电气石并不利于污泥颗粒化,而是大部分污泥与电气石分散生长.谱系分析说明:驯化过程中,微生物组成由接种活性污泥中大量杆菌与丝状菌逐渐演变,筛选出如反硝化菌、亚硝化菌等功能菌种.     

2-羟基-3-萘甲羟肟酸(H205)的厌氧生物降解性试验研究

采用摇瓶振荡培养法,研究了2-羟基-3-萘甲羟肟酸(H205)在4种厌氧条件下的生物降解性。结果表明:在整个试验周期内,各种非生物因素对H205的厌氧生物降解过程的影响可忽略不计。H205在反硝化、硫酸盐还原与Fe(Ⅲ)还原体系中的生物降解效率优于一般厌氧处理。H205在不同的厌氧条件下的降解速率由低到高依次为一般厌氧处理、硫酸盐还原处理、反硝化处理以及Fe(Ⅲ)还原处理。Fe(Ⅲ)是H205厌氧生物降解的最适宜电子受体。H205在不同厌氧条件下的生物降解都符合一级动力学模型,一般厌氧条件、反硝化条件、硫酸盐条件和Fe(Ⅲ)条件下的动力学方程分别为C=29.86e0.014 77 t,C=29.91e0.042 76 t,C=29.89e0.026 23 t,C=29.95e0.055 97 t。最后初步探讨了H205的厌氧生物降解机理。     

厌氧条件下硫酸盐废水中硫化物生成的影响因素

采用实验室模拟废水进行实验,研究了硫酸盐转化为硫化物的条件,包括厌氧环境中有菌和无菌情况下硫酸盐(SO2-4)的浓度,反应时间,pH和温度对转化结果的影响,以出水硫化物的生成量为测定指标。得出结论:废水中硫酸盐含量为1 500mg·L-1,时间36h,pH介于6.8~7.0,温度在30~35℃之间,硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)的生长活性较高,硫化物的生成量最大,为14.6mg·L-1。     

超细矿粉对混凝土界面区硫酸盐腐蚀的影响

为了研究骨料与水泥石界面区(ITZ)的组成及结构对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响,利用紫外分光光度计绘制了硫酸钠溶液浸泡混凝土试样的SO2-4浸入浓度/深度曲线,并辅以扫描电镜(SEM)和电子探针能谱(EDS)等对ITZ进行观测;同时利用XRD定量分析研究了混凝土本体相和界面相的水化产物富集的差异.结果表明:Ca(OH)2、钙矾石(AFt)等晶体富集于硫酸钠溶液浸泡后试样的ITZ,引起AFt二次结晶型的硫酸盐腐蚀破坏.在适量石膏的激发下,掺入超细矿粉(GGBS)可阻止AFt转变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),减少AFt二次结晶的生成,明显提高抗硫酸盐侵蚀能力,试样的同深度硫酸根浓度最低,抗硫酸盐侵蚀性能最好.     

低氨氮条件下厌氧氨氧化生物滤池快速启动

在14.2~23.9℃下,将厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌颗粒污泥接种于火山岩填料生物滤池,以期缩短其启动时间.启动初期,当进水ρ(NH4+-N)=70 mg/L、ρ(NO2--N)=90 mg/L时,TN去除负荷为0.12 kg/(m3.d);自启动第105天,TN去除负荷达到2.22 kg/(m3.d),实现了厌氧氨氧化生物滤池的快速启动.结果表明,根据氮气产量、生物膜表观颜色、脱氮速率和pH值的变化,可将启动过程分为ANAMMOX菌的驯化与快速扩增2个阶段.     

煤粉再燃还原NOx动态过程试验研究

通过固定床对煤粉再燃还原NO_x的微观动态变化过程,以及不同φ(O₂)条件下的再燃脱硝效果进行了试验研究,结果表明,煤粉再燃过程存在典型的3阶段分布特性,分别是再燃煤粉早期NO生成阶段、挥发份的均相还原阶段和焦炭的非均相还原阶段.再燃粉煤早期NO生成阶段和焦炭的非均相还原阶段对φ(O2)变化不敏感,挥发份的均相还原阶段对φ(O₂)变化非常敏感,NO还原效率随φ(O₂)的增加而降低,φ(O₂)=8％是NO还原有效与否的分界线,当φ(O₂)>8％时,再燃煤粉非但不能对来流NO进行有效还原,而且还生成了新的NO.要获得理想的脱硝效果,需要φ(O₂)<5％,对应挥发份化学当量比SRV<0.8. 通过对不同φ(O₂)条件下的NO动态曲线进行定量积分分析,发现挥发份是富燃还原性气氛下还原NO的主要贡献成分,同样在贫燃氧化性气氛下也是NO生成的主要贡献成分.同时还给出了神华煤再燃还原NO的效率与氧量气氛之间的经验公式.     

Chemical and electrochemical characterization of artificial sulphate patina on bronze

Copper patinas are generally regarded as aesthetically pleasing and are supposed to protect copper against further corrosion. The preparation of artificial sulphate patina on bronzes has been realized by immersing the bronze into CuSO4 solution. The effect of immersion time on the formation of the patina has been investigated. The sulphate patina obtained with immersion time of 500 h in CuSO4 solution consists of fiat area and crystals. The flat area in the patina is mainly made of cuprite, whereas the crystals are mainly composed of brochantite. The electrochemical measurement of sulphate patina in simulated acid rain with pH 3.1 shows that the protective effectiveness of patina decreases with time and the dissolution of patina is the key factor leading to the degradation of patina. The investigation of the formation mechanism of sulphate patina shows that the cuprite layer forms on the surface of bronze in the initial patination. Then, crystal brochantite grows on the surface of cuprite by the oxidation of cuprite and the incorporation of CuSO4 solution.     

天然二水石膏对建筑石膏凝结硬化性能的影响

研究了二水石膏对建筑石膏的促凝促硬作用,探讨了二水石膏对建筑石膏的适应性,认为掺入适量二水石膏可以改善陈化失效建筑石膏的物理力学性能,为利用失效建筑石膏开辟了一条途径。     

上向流厌氧氨氧化生物滤池的启动与脱氮性能

利用上向流陶粒滤池反应器进行了厌氧氨氧化工艺的启动与性能研究.以A/O除磷工艺出水为试验原水,先以自然挂膜的方法启动好氧硝化生物膜,再通过自然筛选和人工诱导的方式将其转化为厌氧氨氧化生物膜,7个月后实现了厌氧氨氧化工艺的启动,TN去除负荷达到了6.8 kg/(m~3·d),微生物表观比生长速率为0.0018h~(-1).试验表明,上向流的运行方式有利于提高厌氧氨氧化生物滤池的脱氮性能,最高TN去除负荷达到12.37 kg/(m~3·d),比目前文献所报道的最高值还要高出很多.另外,试验滤池厌氧氨氧化过程的化学计量学和COD去除特性表明该过程中存在一定程度的异养反硝化过程,且对滤池的厌氧氨氧化脱氮有利.     

影响硫酸盐还原菌固定化小球还原性能的研究

研究硫酸盐还原菌（SRB）固定化小球还原性能的影响因素.采用海藻酸钙包埋法来固定硫酸盐还原菌株,分析不同因素对固定化SRB小球还原硫酸盐效率的影响.实验结果表明,SRB固定化最佳时间是菌株增殖64h;最佳包埋条件为：海藻酸钠4%、菌液浓度30%、CaCl2溶液浓度4%;小球在氯化钙溶液中的最佳凝胶化时间为4 h;小球的最佳颗粒粒径为1 mm;最佳环境因素是：温度35℃、pH6.5～7.0、球液配比量1∶10.不同因素下固定化SRB小球对硫酸盐的还原效率最高可达98.76%.     

Application of response surface methodology(RSM) for optimization of leaching parameters for ash reduction from low-grade coal

Coal is the world's most abundant energy source because of its abundance and relatively low cost. Due to the scarcity in the supply of high-grade coal, it is necessary to use low-grade coal for fulfilling energy demands of modern civilization. However, due to its high ash and moisture content, low-grade coal exerts the substantial impact on their consumption like pyrolysis, liquefaction, gasification and combustion process. The present research aimed to develop the efficient technique for the production of clean coal by optimizing the operating parameters with the help of response surface methodology. The effect of three independent variables such as hydrofluoric acid(HF) concentration(10–20% by volume), temperature(60–100 °C), and time(90–180 min), for ash reduction from the low-grade coal was investigated. A quadratic model was proposed to correlate the independent variables for maximum ash reduction at the optimum process condition by using central composite design(CCD) method. The study reveals that HF concentration was the most effective parameter for ash reduction in comparison with time and temperature. It may be due to the higher F-statistics value for HF concentration, which effects to large extent of ash reduction. The characterization of coal was evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) analysis and Field-emission scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray(FESEMEDX) analysis for confirmation of the ash reduction.     

废镍催化剂回收镍并生产高纯硫酸镍的研究

研究了从废镍催化剂中生产硫酸镍,废镍催化剂通过碱洗酸溶,除去杂质钡和硅之后,通过调节溶液的pH值进行精制和浓缩,以除去铁锌等杂质,在液固比(mL/g)为5、硫酸质量浓度为40%,浸泡时间为100 min,浸泡温度是95℃时镍的浸出率最高,可达到97.5%.最终得到的晶体通过X射线衍射和热重分析表明,其结构为N iSO4.6H2O,化学分析表明镍含量为22.6%.     

低品位镍红土矿直接氢原实验研究

在对单纯镍铁氧化物氢还原热力学分析的基础上,对低品位复杂红土镍矿进行了直接氢还原实验研究,考察了还原时间、还原温度、氮氢混合气体中氢含量对镍铁还原率的影响。对还原产物进行的物相分析表明,由于红土矿组成的复杂性,高温下共熔相产生的粘结和包覆作用使还原率降低。最佳实验条件为还原温度850℃,还原时间40 min,氮氢混合反应气体中氢含量65%,镍和铁的还原率分别达到43%和62%。铁氧化物的还原为分步还原过程。